三轴式汽车变速器毕业设计

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确定输出档齿轮参数（直齿轮）

i’ =z14/z15=2；A=d14+d15=120；d=mz ;m=4; r14=80;r15=40.

名称 模数 分度圆直径 齿数 压力角 齿顶高 齿跟高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 基圆齿距 齿厚 齿槽宽 顶隙 标准中心距 节圆直径 传动比 （六）齿轮精度的选择

根据推荐，提高高档位齿轮的性能，取Z1～Z4为6级，Z5～Z11为7级。

代号 m d z α ha hf h da df db p pb s e c a d’ i1’ 二轴齿轮 m=4 40*2=80 80/4=20 α=20° 1*4=4 (1+0.25)*4=5 (2*1+0.25)*4=9 (20+2*1)*4=88 (20-2*1-2*0.25)*4=70 80*0.94=75.2 3.14*4=12.56 12.56*0.94=11.81 3.14*4/2=6.28 3.14*4/2=6.28 c=c’m=1 a =m(z1+z2)=120 d’=d=80 40/20=2 三轴齿轮 m=4 80*2=160 160/4=40 α=20° 1*4=4 (1+0.25)*4=5 (2*1+0.25)*4=9 (40+2*1)*4=168 (40-2*1-2*0.25)*4=150 160*0.94=150.4 3.14*4=12.56 12.56*0.94=11.81 3.14*4/2=6.28 3.14*4/2=6.28 c=c’m=1 a =m(z1+z2)=120 d’=d=160 40/20=2 17

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（七）螺旋方向

由于斜齿轮传递扭矩时要产生轴向力，故设计时应要求中间轴上的轴向力平衡。故中间轴上全部齿轮螺旋方向一律做齿轮取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。

第二节 齿轮的强度校核

一、齿轮的损坏形式

变速器齿轮的损坏有以下几种形式： （1）齿轮折断

齿轮在啮合过程中，齿轮表面承受有集中载荷的作用。可以把齿轮看作是悬臂梁，轮齿根部弯曲应力很大，过渡圆角处又有应力集中，故轮齿根部很容易发生断裂。轮齿折断有两种情况，一种是轮齿受到足够大的突然载荷的冲击作用，导致轮齿断裂。另一种是受到多次重复载荷的作用，齿根受拉面的最大应力区出现疲劳裂缝，裂缝逐渐扩展到一定深度以后，齿轮突然折断。

为避免齿轮轮齿折断，需降低轮齿的弯曲应力，提高齿轮的弯曲强度。采用下列措施，可提高轮齿的弯曲强度：增大轮齿根部厚度；加大轮齿根部过渡圆角半径；采用长齿齿轮传动；提高重合度；使同时啮合的轮齿对数增多；使齿面及齿根部过渡圆角处尽量光滑；提高材料的许用应力，如采用优质钢材等。 （2）齿面点蚀

齿面点蚀是闭式齿轮传动经常出现的一种损坏形式。因闭式齿轮在润滑油中工作，齿面长期受到脉动的接触应力作用，会逐渐产生大量与齿面成尖角的小裂缝。而裂缝中油压增高，使裂缝继续扩展，最后导致齿面表层一块块剥落，齿面出现大量的扇形小麻点，这就是齿面点蚀现象。

提高接触强度的措施：一方面是合理选择齿轮参数，使接触应力降低；另一方面是提高齿面硬度，如采用许用应力大的钢材等。 （3）齿面胶合

高速重载齿轮传动、轴线不平行的螺旋齿轮传动及双曲面齿轮传动，由于齿面相对滑动速度大，接触应力大，使齿面间润滑油膜破坏，两齿面之间金属材料直接接触，局部温度过高，互相熔焊粘连，齿面沿滑动方向形成撕伤痕迹，这种损坏形式叫胶合。 防止胶合的措施有：一方面采用较大或加有耐压添加剂的润滑油，提高油膜强度，使油膜不破坏，就可以不产生局部温升；另一方面可提高齿面硬度，或啮合齿轮采用不

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同材料等。 二、齿轮强度校核 （1）接触强度计算

用下列公式计算接触应力 FE11 ?bnj?0.418bco?s(??) （N/mm2） (3.11)

1?2式中：FFtbn——法面内基圆周切向力，Fbn=

cos?cos?；

F2Mt——端面内分度圆切向力，Ft=d； M——计算转矩，N*mm； d——节圆直径； ?——节圆压力角； ?——螺旋角；

E——轮齿材料的弹性模量； b——齿轮接触的实际宽度；

?1、?2——主、被动齿轮节圆处齿廓曲率半径； ?r1sin?1=

cos2?，?r2sin?2=cos2?； 对于标准齿轮，r1＝d1/ 2，r2＝d2/2，r1、r2——主、被动齿轮节圆半径 计算转矩M=

12Memax时的许用应力为： 常啮合齿轮：1300~1400 N/mm2 一档及倒档齿轮：1900~2000 N/mm2 这里Memax是发动机最大转矩。 最后结果:

一档齿轮的接触强度分别是（按传动顺序）：

971.25N/mm2 686.78N/mm2 735.88N/mm2 921.64N/m m2 （满足要求）

（2）弯曲强度计算

直齿轮用下式计算弯曲应力：

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??=斜齿轮用下列公式计算： ??=式中：Ft——圆周力，Ft=

FtK?KfbPty （N/mm2） (3.12)

FtK? （N/mm2） (3.13)

bPtnyK?2Memax，N； d K?——应力集中系数，主动齿轮取1.65，被动齿轮取1.5； Kf——摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9； Pt——端面周节，Pt=?m； Ptn——法面周节，Ptn=?mn； y——齿形系数4；

K?——重合度影响系数，K?=2。

许用应力为400~850 N/mm2（直齿轮）；180~350 N/mm2（轿车斜齿轮）；100~250 N/mm2（货车斜齿轮）。

最后结果:

一档齿轮的弯曲强度分别是（按传动顺序）：

55.84N/mm2 55.77N/mm2 55.64N/mm2 56.16N/mm2（满足要求） 第二节 变速器轴的设计计算

一、轴的功用及设计要求

变速器轴在工作时承受转矩，弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。轴的刚度不足，在负荷作用下，轴会产生过大的变形，影响齿轮的正常啮合，产生过大的噪声，并会降低齿轮的使用寿命。

设计变速器轴时主要考虑以下几个问题：轴的结构形状、轴的直径、长度、轴的强度和刚度、轴上花键型式和尺寸等。

轴的结构主要依据变速器结构布置的要求，并考虑加工工艺、装配工艺而最后确定。

二、轴尺寸初选

在变速器结构方案确定以后，变数器轴的长度可以初步确定。轴的长度对轴的刚度影响很大。为满足刚度要求，轴的长度须和直径保持一定的协调关系。轴直径与轴传递

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